Трансляция оперонов белка

Известно, что бактериальная клетка не допускает избыточной продукции рибосомных белков. Практически их синтезируется столько, сколько требуется для сборки рибосом, в соответствии с количеством образующейся рибосомной РНК, и сколько-нибудь серьезного избытка свободных рибосомных белков в нормальной клетке не бывает. Поразительно одинаковый и координированный уровень продукции всех 52 рибосомных белков достигается несмотря на то, что их гены вовсе не организованы в единый регулируемый блок, а представлены независимыми приблизительно 16 оперонами, распределенными по геному клетки. Оказалось, что координированно одинаковая продукция практически всех рибосомных белков и отсутствие их избыточной продукции поддерживаются регуляторным механизмом, обеспечивающим репрессию трансляции избытком белка (трансляционная регуляция по принципу обратной связи). [c.237]

Рис. 15.16. Трансляция оперонов р-белков контролируется аутогенно и зависит от содержания РНК.

Строение и свойства других важнейших биополимеров — нуклеиновых кислот—существенно отличны от строения и свойств белков. Это различие выражает принципиальную разницу биологических функций. Можно сказать, что функция белков— исполнительная, в то время как функция нуклеиновых кислот— законодательная, поскольку она сводится к участию в синтезе белка. В конечном счете главный молекулярный процесс, лежащий в основе всей биологии, — матричный синтез биополимеров, реализуемый в транскрипции и трансляции (а также в обратной транскрипции). Физические основы этих явлений описаны в книге. Однако мы ограничились рассмотрением простейших модельных процессов, реализуемых в бесклеточных системах, и не затрагивали процессы регуляции матричного синтеза, т. е. регуляции действия генов. Очевидно, что клеточная дифференцировка, морфогенез и онтогенез в целом не могли бы реализоваться без такой регуляции. В самом деле, в любой соматической клетке многоклеточного организма наличествует тот же геном, что и в исходной зиготе, но функции соматических клеток различны, так как в них синтезируются разные белки. Регуляция действия генов осуществляется на молекулярном уровне в системе оперона у прокариотов или транскриптона у эукариотов. Рассмотрение этих систем выходит за рамки книги. [c.610]

Регуляция синтеза белков в клетках эукариот намного сложнее не характерна прямая субстратная регуляция, так как опероны (транскриптоны) имеют обширные регуляторные зоны структурные гены разбросаны по геному в ядрах дифференцированных клеток эукариот большинство генов находится в репрессированном состоянии все структурные гены делят у эукариот на три группы — гены, функционирующие во всех клетках организма, в тканях одного типа, в специализированных клетках одного типа пространственное разделение процессов — транскрипция в ядре, трансляция в рибосомах. [c.319]

Сходным образом осуществляется регуляция О.в. на уровне биосинтеза ферментов. При этом субстрат или продукт р-ции регулирует активность белкового репрессора, подавляющего транскрипцию (синтез матричной РНК на ДНК-матрице) соответствующего оперона (участок ДНК, кодирующий одну молекулу матричной РНК под контролем белка-репрессора). Примером регуляции при помощи положит. прямой связи может служить в данном случае управление расщеплением лактозы. Появление в среде лактозы инактивирует у бактерии Es heri hia oli соответствующий репрессор и тем самым разрешает транскрипцию оперона, кодирующего ферменты, катализирующие расщепление лактозы. Пример регуляции при помощи отрицат. обратной связи - управление биосинтезом гистидина. Избыток гистидина активирует репрессор, ингибирующий транскрипцию оперона, кодирующего ферменты биосинтеза гистидина. Если репрессор и белки, синтез к-рых он подавляет, кодируются одним опероном, то отрицат. обратная связь осуществляется без участия внеш. модуляторов активности репрессора. Аналогичным образом осуществляется регуляция биосинтеза белка на уровне трансляции (синтез белка ка РНК-матрице). Такой механизм регуляции позволяет синтезировать белок в строгом соответствии с потребностью в нем на данном этапе существования организма. [c.317]

Недавно группа сотрудников ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов предложила новый принцип экспрессии чужеродных генов, используюниш природный феномен перекрывания сайтов терминации и инициации трансляции в бактериальных оперонах. Согласно этой схеме (рис. 5.5) чужеродный ген встраивается за первым геном оперона таким образом, что сайт инициации трансляции чужеродного гена перекрывается на один нуклеотид с сайтом терминации трансляции первого гена оперона. В этом случае рибосомы, начавише трансляцию первого белка, терминируют его синтез, но не покидают [c.101]

Аттенюатор может регулироваться и без участия рибосом (или, говоря осторожнее, без трансляции лидерной РНК). Так, лидерная РНК триптофанового оперона Вас. subiilis не кодирует лидерного пептида. Тем не менее эффективность терминации в аттенюаторе зависит от концентрации триптофана. Предполагается, что баланс в образовании терминаторной и антитерминаторной шпильки в лидерной РНК определяется специальным белком, присоединяющимся к лидерной РНК и блокирующим образование антитерминаторной шпильки. [c.161]

Накопление Г в клетках бактерий характеризует их стрессовое состояние, вызванное ухудшением условий роста, и инициирует перестройку метаболизма бактерий, необходимую для адаптации клеток к дефициту аминокислот и др источников питания При зтом подавляется синтез рнбосомных и тРНК, транскрипция генов, кодирующих структуру рибосомных белков и белковых факторов трансляции, транспорт углеводов, синтез липидов и дыхание Одновременно усиливается транскрипция оперонов, ответственных за биосинтез аминокислот, и ускоряется распад клеточных белков [c.618]

Регуляция биосинтеза белка, протекающего с исключительно высокой (до 100 пептидных связей в секунду ) скоростью и точностью, осуществляется на уровнях транскрипции и трансляции. Механизм экспрессии гена был выяснен Жакобом и Моно [201] на примере лактозной системы Е. oli. Являясь источником углерода для Е. oli, лактоза действует как индуктор для синтеза трех ферментов — пермеазы, /3-галактозидазы и трансацетилазы, делающих возможным использование необычных питательных веществ. Информация, необходимая для биосинтеза ферментов, содержится в трех структурных генах, которые вместе с ответственным за транскрипцию операторным геном образуют единый комплекс — оперон. Индуктор действует через ранее включенный регуляторный ген на операторный ген. В отсутствие лактозы репрессор (аллостерический белок) вступает во взаимодействие с регуляторным геном и таким образом блокированием всего опе-рона прекращает синтез ферментов. [c.397]

Участки, сходные по последовательности с лйГ-участками фага А, обнаружены и в некоторых оперонах хромосомы Е. соИ, в частности в оперонах рибосомных РНК- Внутри этих оперонов имеются р-зависимые терминаторы, на которых, однако, в норме терминации не происходит. С низкой эффективностью идет в этих оперонах терминация и на искусственно введенных р-зависимых терминаторах. Терминаторы внутри генов рибосомной РНК, по-видимому, не нл жны для его функционирования. Они просто там есть, потому что некоторые последовате.тьности, необходимые для функционирования рРНК, проявляют терминирующие свойства. Когда такие постедовательности встречаются в составе мРНК, с терминацией борется рибосома, осуществ-тяющая трансляцию. Поэтому в отсутствие транс.тяции внутри многих генов происходит терминация транскрипции. В случае рибосомных РНК, которые никогда не транслируются, д.тя борьбы с терминацией в ненужных местах предусмотрена система антитерминации, формирующаяся в начале оперона. Какие белки принимают участие в этой системе, еще не ясно. [c.162]

Для транскрипции многих генов и последующей трансляции их мРНК с образованием соответствующих белков необходимо участие промотора и оператора, которые указывают место, в котором РНК-полимераза связывается и начинает транскрипцию (разд. 29.27) в противном случае нельзя ожидать, что встроенный в реципиентную клетку чужеродный ген обязательно будет транскрибироваться и транслироваться. Чтобы обеспечить транскрипцию встроенного гена, часто приходится помещать этот ген в участок ДНК плазмиды или фага X, расположенный следом за промотор-оператор-ной областью. Например, ген можно встроить в участок ДНК Е. соИ, содержащий ia -onepoH, так, чтобы этот ген следовал за промотор-операторной областью этого оперона (разд. 29-27). Если поместить клетки Е. соИ, несущие такую рекомбинантную ДНК, в среду с лактозой, но без глюкозы, то встроенный ген будет транскрибироваться и транслироваться вместе с участком ДНК /ас-оперона, расположенным между оператором и встроенным геном. [c.987]

Это уравнение утверждает, что скорость, с которой происходит транскриг-ция и трансляция рибосомных РНК и рибосомных белков, изменяется обратно пропорционально квадрату времени генерации. Иными словами, при росте в бульоне рибосомные гены выражаются в 12 = 144 раза быстрее, чем при росте в пролиновой синтетической среде. Детали этого важнейшего бактериального регуляторного процесса до сих пор не выяснены. Вполне возможно, что рибосомные гены объединены в один или несколько оперонов, выражение которых находится под контролем одного или нескольких репрессоров, активность которых в свою очередь регулируется изменениями внутриклеточного содержания одного или нескольких метаболитов. Однако в такой же степени возможно, что существует какой-то иной механизм, обеспечивающий соответствие между количеством рибосом на геном и потребностью клетки в синтезе белка, которая диктуется скоростью роста бактерий. [c.496]

Хотя эукариоты, по-видимому, охотно используют оперон, этот прекрасный механизм контроля, изобретенный их скромными предками-про-кариотами, эмбриология будущего, вероятно, откроет новые регуляторные процессы, не встречающиеся у прокариотов. Среди них, вероятно, должен быть процесс, обеспечивающий полное подавление транскрипции тысяч или десятков тысяч сцепленных генов или даже целых хромосом. Вполне возможно, что в этом принимают участие гистоны, покрывающие хромосомную ДНК имеется даже ряд экспериментальных данных в пользу такой точки зрения. Другой регуляторный процесс, который до сих пор не обнаружен у прокариотов, но который определенно участвует в эмбриональном развитии,— это контроль синтеза белка на уровне трансляции, а не на уровне транскрипции, как это предполагает оперонная схема регуляции. Дело в том, что на ранних стадиях эмбрионального развития характер синтеза белка изменяется, хотя синтеза мЬНК в это время не происходит. Зто означает, что некоторые молекулы мРНК, присут-ствовавц]ие в яйцеклетке, в течение некоторого времени молчат , тогда как другие используются для синтеза полипептидных цепей. [c.518]

Каждый из регуляторов является рибосомным белком, который связывается непосредственно с рРНК. Его влияние на трансляцию обусловлено способностью связываться также со своей собственной мРНК. В некоторых случаях были охарактеризованы сайты связывания. Например, в опероне L11 белок L1 связывается с сайтом, расположенным поблизости от инициирующего кодона первого гена. Это, по-видимому, подавляет связывание рибосом. Такое подавление влияет на трансляцию обоих генов оперона, вероятно, потому, что между генами L11 и L1 находится всего три нуклеотида. Следовательно, предположение, что гены могут быть транслированы только последовательно, вполне правдоподобно. [c.203]

С помощью такой регуляции оперонов р-белков достигаются две цели. Во-первых, концентрация р-белков устанавливается в соответствии с условиями роста клеток. Контролируя содержание рРНК, клетка регулирует продуцирование всех рибосомных компонентов. Во-вторых, другие белки, кодируемые этими оперонами, синтезируются со свойственной им скоростью независимо от трансляции генов р-белков. Синтез 3-субъединицы РНК-полимеразы может быть подвержен своей собственной аутогенной регуляции. Как EF-Tu, так и L7/L12 транслируются с повышенной эффективностью. Следовательно, в пределах систем контроля этих оперонов существуют условия для достижения различных скоростей синтеза координированно регулируемых белков. [c.203]

Большие дозы облучения, приводящие к накоплению фотопродуктов в самой и-РНК, приостанавливают трансляцию у каждого места повреждения, о чем говорит прогрессирующее по градиенту уменьшение скорости синтеза различных белков полицистронного гена по мере удаления от оператора. Подобная ситуация отмечена для gal- и 1ас-оперонов Е. oli. [c.290]

Единицы транскрипции (транскриптоны). Синтез РНК молекулами РНК-полимераз ш vivo начинается в определенных местах ДНК, называемых промоторами, и завершается на особых регуляторных последовательностях - терминаторах. Последовательности нуклеотидов ДНК, заключенные между промоторами и терминаторами, называют транскрипционными единицами, или транскриптонами. В пределах каждого транскриптона транскрибируется только одна цепь ДНК, которая получила название значащей или матричной. Термины транскрипционная единица или транскриптон по смыслу близки термину ген , но они не всегда совпадают. Так, транскрипционные единицы прокариот, как правило, заключают в себе генетическую информацию нескольких генов и называются оперонами. Продуктами транскрипции оперонов являются полицистронные мРНК, при трансляции которых рибосомами образуется несколько белков. Белки, кодируемые полицистронными мРНК, обычно функционально связаны друг с другом и обеспечивают протекание какого-либо метаболического процесса, например, биосинтеза определенной аминокислоты или утилизацию углеводов в качестве источника углерода. Организация генов в виде оперонов облег- [c.30]

Таким образом, суть разработанной стратегии заключается в том, что искусственный ген встраивается внутрь структурного гена, кодирующего определенный бактериальный белок. Иншщация синтеза РНК и белка происходит на регуляторных участках бактериального оперона, а терминация трансляции — на нонсенс-кодонах синтетического гена. Экспрессия такого гибридного гена приводит к появлению химерного белка, содержащего аминокислотную последовательность бактериального белка и пептида, кодируемого синтетическим фрагментом ДНК. Необходимо, чтобы встраиваемая нуклеотидная последовательность кодировала пептид без сдвига рамки трансляции по отношению к бактериальному гену. Целевой пептид при этом можно выщеплять из состава химерного белка специфичным химическим или ферментативным гидролизом. [c.165]

Важной особенностью пластид является возможность экспрессии в них оперонов и трансляции белков с полицнстронных мРНК, что характерно для прокариот, но не реализуется у эукариот (в том числе в ядре клеток растений). [c.481]

Гены, кодирующие несколько родственных функций, не всегда образуют единый оперон. Так, гены, кодирующие 30S- и 5 0S-рибосом ные белки, организованы во множественные опероны, в чей состав иногда входят гены, кодирующие другие белки, которые участвуют в транскрипции и/или трансляции (рис. 3.67). Гены, продукты которых необходимы для синтеза аргинина, также разбросаны по нескольким генетическим локусам, и только один кластер генов arg ЕСВН) представлен типичным опероном. Как правило, отдельные опероны, кодирующие родственные функции, имеют одинаковые или сходные регуляторные последовательности и поэтому реагируют на определенный регуляторный сигнал сходным образом. [c.174]

Синтез белков, составляющих собственно аппарат трансляции, регулируется на уровне трансляции. Гены, кодирующие белки больщих (L) и малых (S) субчастиц рибосомы и некоторых белков, участвующих в процессе трансляции (в том числе EF-Tu и EF-G), рассеяны по нескольким оперонам (рис. 3.67). Это позволяет координированно регулировать синтез тех генных продуктов, которые ДОЛЖНЫ функционировать согласованно. Экспрессия таких генов как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции происходит координированно. Как мы увидим далее, синтез рибосомных белков частично регулируется также путем изменения содержания трех рРНК и кинетических параметров процесса сборки рибосом. [c.186]

Контроль трансляции некоторых оперонов рибосомных белков осуществляется по одинаковому механизму (табл. 3.7). Один из рибосомных белков, кодируемый полицистронной мРНК, связывается со [c.186]

Кроме того, некоторые опероны биосинтеза аминокислот, в том числе /у -оперон, находятся под контролем аттенюаторов. Если конечный продукт биосинтеза - аминокислота - имеется в изобилии,транскрипция в аттенюаторном участке прекращается. Для аттенюации необходима трансляция лидерной мРНК. Регуляция широкого спектра генов осуществляется циклическим АМР, который связывается с особым белком (БАК). Этот комплекс взаимодействует с промоторными участками нескольких ин-дуцибельных оперонов и стимулирует инициирование транскрипции. Концентрация циклического АМР повышается только при недостатке глюкозы. Таким образом, глюкоза косвенно подавляет синтез различных ферментов катаболизма. [c.125]

Смотреть страницы где упоминается термин Трансляция оперонов белка: [c.137] [c.101] [c.102] [c.88] [c.102] [c.178] [c.162] [c.236] [c.237] [c.48] [c.61] [c.203] [c.194] [c.348] [c.183] [c.113] [c.124] [c.345] [c.142] [c.175] [c.356] [c.118] [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология